Chủ đề dao động cơ học - sóng cơ (Chương trình Vật lý 12 nâng cao)

Tài liệu luyện thi đại học cấp tốc năm 2010 dành cho học sinh hệ Trung học phổ thông ôn thi tốt nghiệp và ôn thi Đại học - Cao đẳng tham khảo ôn tập và củng cố lại kiến thức đã học.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chủ đề dao động cơ học - sóng cơ (Chương trình Vật lý 12 nâng cao)CHỦ ĐỀ DAO ĐỘNG CƠ HỌC- SÓNG CƠ Vật lí 12 nâng cao Năm học 2008- 2009 PHẦN II DAO ĐỘNG CƠ HỌC- SÓNG CƠ CHỦ ĐỀ 1 DAOÑOÄNGCÔHOÏC A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT I. DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1. Phương trình dao động: x = Acos(ωt +φ) 2. Phương trình vận tốc: v = -Aωsin(ωt +φ); vmax = Aω 3. Phương trình gia tốc: a = -Aω2cos(ωt +φ) = -ω2x; amax = Aω2 v2 4. Hệ thức liên hệ giữa biên độ, li độ, vận tốc và tần số góc: A2 = x2 + ω2 2π 5. Chu kì, tần số và tần số góc: ω = 2πf = T 6. Năng lượng dao động trong dao động điều hòa 1 1 + Động năng: Wđ = mv2 = mA2ω2sin2(ωt +φ) 2 2 1 1 + Thế năng: Wt = kx2 = kA2cos2(ωt +φ) 2 2 1 + Cơ năng: W = Wđ + Wt = kA2 = const 2 7. Lực điều hòa: Là lực gây ra dao động điều hòa và luôn luôn hướng về vị trí cân bằng. Có biểu thức: F = - kx II. CON LẮC LÒ XO: Là hệ thống bao gồm một lò xo hay hệ lò xo đàn hồi, có khối lượng rất nhỏ, một đầu được gắn cố định tại một điểm, đầu còn lại được gắn với một vật có khối lượng m. 1. Lực đàn hồi cực đại và cực tiểu: + Fmax = k(Δl +A) với Δl = lcb − l0  Fmin = k (∆l − A)(khi∆l > A) +   Fmin = 0(khi∆l ≤ A) 2. Chiều dài lò xo: Gọi lcb là chiều dài của lò xo khi vật cân bằng; Δl là độ dãn của lò xo khi vật cân bằng. Ta cần chú ý các công thức sau: lcb = l0 + Δl; lmax = lcb + A; lmin = lcb - A 3. Lực điều hòa cực đại và cực tiểu: Fmin = 0; Fmax = k.A 4. Độ cứng hệ gồm hai lò xo: k1k2 Nếu mắc nối tiếp thì k = ; nếu mắc song song thì k = k1 + k2 k1 + k2 III. CON LẮC ĐƠN Là hệ thống bao gồm một sợi dây không co dãn, khối lượng nhỏ, có chiều dài l, một đầu được treo vào một điểm cố định, đầu còn lại được gắn với một vật m. + Phương trình dao động : s = Acos(ωt +φ); α = α0cos(ωt +φ) + Liên hệ giữa s, α và l: s = lα. g + Tần số góc khi con lắc đơn dao động điều hòa: ω2 = l + Vận tốc khi con lắc dao động điều hòa: v = s = αlThầy giáo LƯƠNG TRẦN NHẬT QUANG Trường THPT số II Mộ Đức Trang 1CHỦ ĐỀ DAO ĐỘNG CƠ HỌC- SÓNG CƠ Vật lí 12 nâng cao Năm học 2008- 2009 + Vận tốc khi con lắc không dao động điều hòa: v = 2 gl (cosα -cosα 0 ) ; vận tốc cực đại ⇔ vật ở tại vị trí cân bằng ⇔ α = 0. α 02 + Lực căng của dây treo khi con lắc dao động điều hòa: Tmax = mg(1 + α 0); Tmin = mg(1 - 2 ) 2 + Lực căng của dây treo khi con lắc đơn không dao động điều hòa T = mg(3cosα -2 cosα0) Lực căng cực đại của dây treo ⇔ vật ở tại vị trí cân bằng ⇔ α = 0 Lực căng cực tiểu của dây treo được xác định Tmin = mgcosα0 IV. TỔNG HỢP DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CÙNG PHƯƠNG, CÙNG TẦN SỐ Có hai dao động điều hòa cùng phương sau: x1 = A1cos(ωt +φ1) x2 = A2cos(ωt +φ2) + Tổng hợp hai dao động trên là một dao động điều hòa có cùng tần số với hai dao động thành phần trên. + Phương trình của dao động tổng hợp có dạng: x = Acos(ωt +φ) ( chú ý ý nghĩa của A và φ) + Để xác định A và φ ta sử dụng công thức: A = A21 + A2 2 + 2 A1 A2cos(ϕ 2 − ϕ1 ) A1 sin ϕ1 + A2 sin ϕ 2 tanφ = A1cosϕ1 + A2 cosϕ2 (Khi giải toán ta cần ôn lại cách giải các phương trình lượng giác) B. BÀI TẬP TỰ LUẬNBài 1 Tính TẦN SỐ GÓC dao động của một con lắc lò xo dao động điều hòa trong các trường hợp sau:1. Chu kì dao động T = 4 (s)2. Tần số dao động f = 5 (Hz)3. Sau thời gian 20 (s) thì thực hiện 10 dao động.4. Khối l ...